用于油墨接受体的金属离子官能化的二氧化硅表面制造技术

本发明专利技术提供油墨接受介质，这种油墨接受介质包括在填充二氧化硅的微孔基材的二氧化硅表面上的多价有机金属盐。所述二氧化硅表面还包括表面活性剂和／或粘合剂。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油墨接受介质，具体而言，本专利技术涉及填充二氧化硅的微孔基材，该基材具有改善油墨干燥时间、干燥后图象的耐磨性、印刷图象的耐水性并提供耐污和耐线条边缘发毛(feathering)的高质量图象的涂层。颜料在多孔基材中地固定不同于在非多孔基材中的固定。在诸如采用根据美国专利4,539,256和5,120,594揭示的热致相分离法制备的聚丙烯膜(即TIPS膜)和从Minnesota Mining and Manufactureing Company，St.Paul，MN购得的EVAL(乙烯乙烯基醇)薄膜的多孔基材中，颜料固定在表面下(sub-surface)，有时固定在基材整体的毛细管壁内。一般通过由表面活性剂或表面活性剂、迁移抑制剂和油墨干燥剂混合物的流动和位置确定颜料基油墨的金属离子在一定保护位置的絮凝来进行固定。而这种固定又受到表面活性剂和其它添加剂的类型和性质、以及所述多孔基材的孔径、孔径分布的控制。例如在TIPS薄膜情况，由金属离子引起颜料絮凝，絮凝或团聚的颜料基油墨被定位于这样的保护位置，即在有表面活性剂和其它添加剂的薄膜体中，受它们的流动控制。由金属离子与颜料分散剂引起颜料的化学缠结，但也存在由于孔径而由孔提供的充分的机械缠结。颜料固定在多孔膜如TIPS薄膜上的整个过程部分是化学缠结。然而，还存在物理的现象如在薄膜的孔内连通体内沿孔的物理吸附(物理吸着)。成象膜的光学密度一般略低于所有颜料基油墨都铺展在表面顶部的情况。带有极有限孔径的基材仅允许水渗滤，使颜料保留在表面水平上。购自PPGIndustries，Pittsburgh，PA的TESLIN牌薄膜的表面就是这种情况。TESILN薄膜是有非常小孔径(一般为0.02-0.5微米)的填充二氧化硅的高密度聚乙烯基材。当TESLIN薄膜用颜料基油墨成象时，颜料留在表面上，不能渗透到表面下进入孔中，在表面下受到保护。这样的基材提供很高的光学密度和高质量的图象，但这样的图象不耐水。一个实施方案中，本专利技术提供一种包括填充二氧化硅的微孔基材的油墨接受介质，微孔基材具有二氧化硅表面和在二氧化硅表面上的有机金属的多价金属盐。本专利技术的油墨接受介质还可包含在填充二氧化硅的微孔表面上的表面活性剂、粘合剂、或表面活性剂和粘合剂的混合物。表面活性剂宜为亲水性的。填充二氧化硅的微孔基材可以部分或基本上完全覆盖多价有机金属盐。该新型的油墨接受介质当用喷墨打印机形成图象时，得到耐久、高色彩强度和高质量的图象，该图象无粘性且迅速地指触干燥。第二实施方案中，本专利技术提供一种包括填充二氧化硅的微孔基材和在填充二氧化硅微孔基材表面上并与有机金属多价金属盐接触的油墨的油墨接受介质，微孔基材具有二氧化硅表面和在二氧化硅表面上的有机金属的多价金属盐。在一个较好的实施方案中，油墨着色剂是含有与颜料结合的分散剂的颜料分散体，在与油墨接受介质接触时这种颜料分散体会发生去稳定化、絮凝、团聚或凝结。较好的使用喷墨打印机头形成图象。第三实施方案中，本专利技术提供一种油墨接受介质中间体，该中间体包括包含在填充二氧化硅微孔基材的二氧化硅表面上的有机金属盐的含水组合物。本专利技术还提供一种包括填充二氧化硅的微孔基材和包含颜料着色剂的油墨的油墨接受介质/油墨套组，该微孔基材具有二氧化硅表面和在该表面和的有机金属多价金属盐。本专利技术的油墨接受介质提供了一种通过化学改性填充二氧化硅基材的二氧化硅表面使之为耐水和耐磨(基本耐水的)填充二氧化硅的微孔基材。此外，本专利技术的油墨接受介质提供了比非多孔的填充二氧化硅的基材更高的色密度和亮丽的图象。本专利技术油墨接受介质的优点是不需要层压的保护套层，就能得到耐水图象。本专利技术油墨接受介质的其它特征包括用颜料基油墨操作，具有高分辨率、高色密度，提供宽的色域，并且是耐水、抗污，提供迅速干燥。附图说明图1是由多官能有机酸改性的二氧化硅颗粒的红外光谱。对本专利技术有用的微孔基材是所谓的“填充二氧化硅”的微孔基材。“填充二氧化硅”的基材是填充有二氧化硅颗粒的基材。这些基材通常采用将二氧化硅颗粒浸渍到聚合物基体中制备。这种方法涉及将聚合物和二氧化硅在合适的加工温度和压力以及轴取向下共挤出，在制得的薄膜中产生孔。这些基材一般具有在0.02-0.5微米量级的很小的孔径，可根据美国专利4,833,172、4,861,644、4,877,679和4,892,779中所述的方法制备。在微孔基材表面存在的二氧化硅是无定形二氧化硅。无定形二氧化硅一般由硅原子四面结合到桥接在硅原子之间的氧原子的二氧化硅组成。在有水环境中，在二氧化硅表面存在一定百分数的硅烷醇基。在酸性条件下，这一百分数增加。本专利技术中，例如，认为Al+3离子和-COOH官能团与Si-OH基团反应，得到-Al-O-Si-和-C(＝O)-O-Si-连接，它们是表面结合的。红外光谱显示了这种表面相互作用的证据。硅铝酸盐(例如高岭石、高岭土、长石等)的红外光谱显示在680-1100cm-1的特征吸收带。(参见Sadtler Research Lab，Division of Bio-Rad Lab，Spectrum Nos.354，355)。如图1所示，本专利技术由多官能有机酸(如磺基羧酸)改性的二氧化硅颗粒的IR光谱具有类似的吸收带，在1715cm-1伴有羰基吸收带。虽然不受理论的束缚，但认为颜料基油墨发生絮凝，即通过与结合在表面的M+(3-n)离子结合，颜料从分散体中移出。颜料一般保持在用于制备和组合颜料基油墨的分散剂中。对阴离子分散剂，阴离子例如羧酸离子会自发地与结合在表面的铝阳离子反应，导致油墨的凝结/絮凝。因此，这种油墨也是表面结合并且不易水解的(不能洗去)。在二氧化硅表面上的产物，羧酸铝和硅酸铝一般是不溶性最终产物。较好的填充二氧化硅的基材有从PPG Industries，Pittsburgh，PA购得的商品名为TESLIN，和从Texwipe，Saddle River，NJ，购得的商品名为TEXWRITE(例如TEXWRITE MP10)。有用的有机金属盐是具有多价金属离子和多官能有机酸阴离子或抗衡离子的那些。多价金属离子包括但不限于Al、Ga、Ti、Zr、Hf、Zn、Mg、Ca、Nb、Ta、Fe、Cu、Sn、Co等。有机酸例子包括但不限于芳族二羧酸、三羧酸、四羧酸和五羧酸、磺基羧酸、二磺基羧酸、三磺基羧酸、四磺基羧酸和它们的任意组合、羟基羧酸、羟基磺酸、羟基磺基羧酸和它们的任意组合。有用的有机金属盐的具体例子包括具有下式的磺基酚金属盐 其中，当M是Cu、Mg、Zn、Ca或Co时，x∶y的比为1∶2，当M是Al、Ga、B时，x∶y的比为1∶3或2∶3；具有下式的氢醌磺酸金属盐 其中，当M是Cu、Mg、Zn、Ca或Co时，x∶y的比为1∶2或2∶2，当M是Al、Ga、B、Ti、Zr或Hf时，x∶y的比为1∶3、2∶3或2∶2；具有下式的二羟基苯二磺酸金属盐 其中，当M是Cu、Mg、Zn、Ca或Co时，x∶y的比为1∶2或2∶2，当M是Al、Ga、B、Ti、Zr或Hf时，x∶y的比为1∶1、1∶3、2∶2或4∶3；具有下式的磺基水杨酸金属盐 其中，当M是Cu、Mg、Zn、Ca或Co时，x∶y的比为1∶2或1∶1；当M是Al、Ga、B、T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油墨接受介质，包含：具有二氧化硅表面的填充二氧化硅的微孔基材；在填充二氧化硅的微孔基材的二氧化硅表面上的多价有机金属盐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O法鲁克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]